CN108633247A - 砖类模块电源磁性元件装配机及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砖类模块电源磁性元件装配机及基于该装配机实现的砖类模块电源磁性元件装配方法。装配机包括工作台，工作台上设有滑轨和横梁。工装台经滑块安装在滑轨上，工装台可沿滑轨做前后直线运动。横梁位于滑轨上方且安装滑动座，滑动座上安装第一、第二升降机构，第一、第二升降机构借由滑动座可沿横梁做左右直线运动。第一、第二升降机构的装配板上分别安装吸盘、海绵，吸盘、海绵可做竖直直线运动。工装台上盛放有磁芯粘贴剂以及设计有预装好下磁芯的PCB板。本发明通过自动化手段实现了砖类模块电源的磁性元件装配，磁性元件的上、下磁芯贴合准确牢固，电源产品质量有保障，与现有人工操作方式相比，生产效率得到成倍提高。

Description

砖类模块电源磁性元件装配机及装配方法

技术领域

本发明涉及一种用来装配砖类模块电源中磁性元器件的设备及其实现的装配方法，属于电源磁性元件装配技术领域。

背景技术

砖类模块电源，又称砖式电源等，是一种模块化，轻量化，小体积但大功率的电源器件，其包括磁性元件，磁性元件是储能、能量转换及电气隔离所必备的电力电子器件。砖类模块电源的磁性元件主要涉及变压器、电感器两大类，变压器、电感器这两类磁性元件通常由上磁芯和下磁芯构成。

随着电子制造技术的不断发展，砖类模块电源逐步朝着小体积的方向发展，传统大体积的变压器和电感器已经不能满足电源的要求，这就使得电源中用到的变压器和电感器的体积要随之变小。

目前，在小型砖类模块电源的制造工艺中，小体积的变压器和电感器通常采用手工方式完成在PCB板(印刷线路板)上的装配，但是这种纯手工操作存在着一系列的问题：第一，手工操作误差大，工作效率低，电源产品的质量很大程度上受工人专业水平和熟练程度等因素影响，产品质量不可控；第二，手工操作使电源制造过程无端增加了许多工序，工人劳动量大，电源制造的人工成本高；第三，手工操作无法保障磁性元件的装配准确度，成品率较低，产品成本居高不下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种砖类模块电源磁性元件装配机及基于该装配机实现的砖类模块电源磁性元件装配方法，其通过自动化手段实现了砖类模块电源的磁性元件装配，磁性元件的上、下磁芯贴合准确牢固，电源产品质量有保障，与现有人工操作方式相比，生产效率得到成倍提高。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种砖类模块电源磁性元件装配机，其特征在于：它包括工作台，工作台上设有滑轨和横梁；工装台经由滑块安装在滑轨上，工装台可沿滑轨在前后方向上做往复直线运动；横梁位于滑轨上方且安装有滑动座，滑动座上安装有第一、第二升降机构，第一、第二升降机构借由滑动座可沿横梁在与前后方向相正交的左右方向上做往复直线运动；第一、第二升降机构上设置的装配板上分别安装有吸附工装台上放置的上磁芯的吸盘、沾取工装台上盛放的促进剂的海绵；吸盘、海绵分别在第一、第二升降机构的作用下可在上下方向上做竖直往复直线运动；工装台上盛放有上磁芯预沾取的磁芯粘贴剂，工装台上放置并定位有PCB板，PCB板上活动安装有预与上磁芯相粘贴在一起的下磁芯。

所述吸盘为橡胶材质制成，所述吸盘的底口呈喇叭状并朝下设置，所述吸盘的顶口通过气管与抽气送气装置连接，抽气送气装置与气源罐连接。

所述工装台上设有盛放磁芯粘贴剂的主剂槽、盛放促进剂的副剂槽、放置并定位变压器上磁芯和电感器上磁芯的上磁芯放置位，以及放置并定位PCB板的PCB板放置位。

所述吸盘包括变压器吸盘和电感器吸盘；所述海绵包括变压器海绵和电感器海绵；变压器吸盘和电感器吸盘之间的相对位置与所述工装台上放置在所述上磁芯放置位上的变压器上磁芯和电感器上磁芯之间的相对位置相一致，变压器海绵和电感器海绵之间的相对位置与所述工装台上所述PCB板放置位上的PCB板上的变压器下磁芯和电感器下磁芯之间的相对位置相一致，并且，所述上磁芯放置位上的变压器上磁芯和电感器上磁芯之间的相对位置与所述PCB板放置位上的PCB板上的变压器下磁芯和电感器下磁芯之间的相对位置相一致。

一种基于所述的砖类模块电源磁性元件装配机实现的砖类模块电源磁性元件装配方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1)在所述工装台的上磁芯放置位上摆放好上磁芯，在所述工装台的PCB板放置位上摆放好PCB板，其中，PCB板上预装有下磁芯；

2)控制所述滑块和所述滑动座，使所述海绵移动到促进剂正上方；

3)控制所述第二升降机构，使所述海绵下移沾取促进剂后上升；

4)控制所述滑块和所述滑动座，使所述海绵移动到PCB板上的下磁芯正上方；

5)控制所述第二升降机构，使所述海绵下移，将促进剂涂抹到下磁芯上后上升；

6)控制所述滑块和所述滑动座，使所述吸盘移动到上磁芯正上方；

7)控制所述第一升降机构，使所述吸盘下移吸附住上磁芯后上升；

8)控制所述滑块和所述滑动座，使所述吸盘吸附的上磁芯移动到磁芯粘贴剂正上方；

9)控制所述第一升降机构，使上磁芯下移沾取磁芯粘贴剂后上升；

10)控制所述滑块和所述滑动座，使所述吸盘吸附的粘有磁芯粘贴剂的上磁芯移动到粘有促进剂的下磁芯正上方；

11)控制所述第一升降机构，使上磁芯下移至与下磁芯相贴合并保持上磁芯下压下磁芯的状态；

12)上、下磁芯保持贴合直至到达设定时间后，控制所述第一升降机构，使所述吸盘通过吹气方式与上磁芯分离的同时上升，从而完成上、下磁芯的贴合作业。

本发明的优点是：

本发明通过自动化手段实现了砖类模块电源磁性元件的装配，装配效率高，极大提升了成品率，磁性元件的上、下磁芯贴合准确度高、牢固可靠，电源产品的质量可控、有保障，与现有人工操作方式相比，减少了许多繁冗、易出错的工序，工人劳动量小(仅为摆放上、下磁芯、PCB板)，人工成本和产品成本被极大降低，适于在电源行业推广。

附图说明

图1是本发明砖类模块电源磁性元件装配机的结构示意图。

图2是图1中的吸盘和海绵的安装结构放大示意图。

图3是工装台的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明砖类模块电源磁性元件装配机包括工作台10，工作台10由机架11支撑，工作台10上设有滑轨30和横梁40；工装台50经由滑块(图中未示出)安装在滑轨30上，工装台50可沿滑轨30在前后方向上，即沿Y轴做往复直线运动；横梁40由支架41支撑，横梁40位于滑轨30上方且安装有滑动座42，滑动座42上安装有第一、第二升降机构61、62，第一、第二升降机构61、62借由滑动座42可沿横梁40在与前后方向相正交的左右方向上，即沿X轴做往复直线运动；第一、第二升降机构61、62上设置的装配板63上分别安装有吸附工装台50上放置的上磁芯93的吸盘、沾取工装台50上盛放的促进剂的海绵；吸盘、海绵分别在第一、第二升降机构61、62的作用下可在上下方向上，即沿Z轴做竖直往复直线运动；工装台50上还盛放有上磁芯93预沾取的磁芯粘贴剂，工装台50上还放置并定位有PCB板91，PCB板91上活动安装(或称预装)有预与上磁芯93相粘贴在一起的下磁芯92。

如图2，吸盘为橡胶材质制成，吸盘的底口呈喇叭状并朝下设置，吸盘的顶口通过气管与抽气送气装置(图中未示出)的气口连接，抽气送气装置的气源口与气源罐75的罐口连接。

在实际设计中，滑块、滑动座42分别与相应的驱动机构连接，换句话说，滑块在其对应的驱动机构作用下在滑轨30上做前后运动，滑动座42在其对应的驱动机构作用下在横梁40上做左右运动，各驱动机构、抽气送气装置和第一、第二升降机构61、62受控制装置(图中未示出)控制，吸盘、海绵分别在第一、第二升降机构61、62作用下做上下运动，抽气送气装置在控制装置控制下执行抽气或吹气作业。

在实际应用中，滑块、滑动座42、第一、第二升降机构61、62的驱动方式可为电控或气控等方式，不受局限。

在本发明中，如图1，图中示出了定义的X、Y、Z轴，X轴与Y轴相垂直(或说正交)，Z轴同时垂直(或说正交)于X轴和Y轴。横梁40的长度方向定义为X轴，X轴为左右方向，其中，正X轴方向定义为向右运动，负X轴方向定义为向左运动。滑轨30的长度方向定义为Y轴，Y轴为前后方向，其中：负Y轴方向定义为向前运动，正Y轴方向定义为向后运动。第一、第二升降机构61、62的竖直运动方向定义为Z轴，Z轴为上下方向，其中：正Z轴方向定义为向下运动，负Z轴方向定义为向上运动。

如图1，工作台10上设有操控面板20，操控面板20上设有触摸显示屏21和控制按钮22，操控面板20用于操作工人事先输入操控流程，以便各器件按照设定好的操控流程来运作，操控面板20还用于操作工人在设备出现故障后可以及时做出停机等操作。

如图1，较佳地，工作台10上设有至少一个滑轨30，每个滑轨30上滑移地安装有一个工装台50。

另外，如图1，工作台10上可设有防尘、保障生产安全的机罩12。

在电源领域，一块砖类模块电源应具有一个变压器和一个电感器，变压器、电感器均具有上、下磁芯，因此，本发明装配机一方面通过上、下磁芯粘合的工艺来制作变压器、电感器，制作变压器和电感器的同时也完成了它们在PCB板上的装配。另外，本发明装配机针对砖类模块电源同时具有变压器、电感器的现状，做出了进一步的设计，如下详述：

如图2和图3，工装台50上设有盛放磁芯粘贴剂的主剂槽51、盛放促进剂的副剂槽52、放置并定位变压器上磁芯和电感器上磁芯的上磁芯放置位53，以及放置并定位PCB板91的PCB板放置位54，PCB板91上预装有变压器下磁芯和电感器下磁芯。

在实际设计中，工装台50可为铝合金材质制成，其上的上磁芯放置位53、PCB板放置位54可为凹槽等结构，不受局限。

另外，如图，一个工装台50上设有一个主剂槽51和一个副剂槽52，主剂槽51和副剂槽52并排，并且主剂槽51和副剂槽52的一侧设有至少一组放置位，一组放置位具有一个上磁芯放置位53和一个PCB板放置位54，一个上磁芯放置位53同时可以放置一个变压器上磁芯和一个电感器上磁芯。当工装台50上设计多组放置位时，便可在一个工装台50上对多个砖类模块电源连续进行磁性元件(变压器和电感器)的装配作业。进一步地，当工作台10上设有多个安装有工装台的滑轨30时，本发明装配机便可与操作工人相配合来不间断地执行磁性元件装配作业，具体来说，当本发明装配机对一个工装台50上的变压器上、下磁芯、电感器上、下磁芯进行装配作业时，操作工人可对另一个，甚至几个工装台50进行准确工作，即若磁芯粘贴剂、促进剂没有或快没有时的添加，摆放变压器上磁芯、电感器上磁芯，摆放预装好变压器下磁芯、电感器下磁芯的PCB板91，这样的设计使得本发明装配机对一个工装台50上的所有磁芯元件执行完装配作业后，可继续对下一个工装台50上的磁芯元件执行装配作业。

较佳地，如图2，吸盘包括变压器吸盘71和电感器吸盘72，变压器吸盘71是用于吸附变压器上磁芯的吸盘，电感器吸盘72是用于吸附电感器上磁芯的吸盘。海绵包括变压器海绵81和电感器海绵82，变压器海绵81是用于沾取促进剂并涂抹到变压器下磁芯的海绵，电感器海绵82是用于沾取促进剂并涂抹到电感器下磁芯的海绵。参考图2和图3来理解，变压器吸盘71和电感器吸盘72之间的相对位置与工装台50上放置在上磁芯放置位53上的变压器上磁芯和电感器上磁芯之间的相对位置应相一致，变压器海绵81和电感器海绵82之间的相对位置与工装台50上的PCB板放置位54上的PCB板91上的变压器下磁芯和电感器下磁芯之间的相对位置应相一致，并且，上磁芯放置位53上的变压器上磁芯和电感器上磁芯之间的相对位置与PCB板放置位54上的PCB板91上的变压器下磁芯和电感器下磁芯之间的相对位置也应相一致。换句话说，变压器吸盘71与电感器吸盘72间的相对位置、变压器海绵81与电感器海绵82间的相对位置、变压器上磁芯与电感器上磁芯间的相对位置、变压器下磁芯与电感器下磁芯间的相对位置，这四对相对位置应保持良好的一致性，以确保变压器的上、下磁芯可以顺利、快捷地互相贴合以及电感器的上、下磁芯可以顺利、快捷地互相贴合，并且这样的设计可以使得变压器和电感器这两种磁性元件可以同步执行装配操作，从而可极大提高装配效率，并且确保贴合一致性。

在本发明中，磁芯粘贴剂为粘结上、下磁芯的胶剂。促进剂为促进磁芯粘贴剂挥发而使磁芯粘贴剂的粘度变大，更利于上、下磁芯粘结牢固的胶剂。

磁芯粘贴剂、促进剂为本领域的已有液剂，其种类繁多，不受局限。

基于上述本发明砖类模块电源磁性元件装配机，本发明还提出了一种砖类模块电源磁性元件装配方法，它包括如下步骤：

1)操作工人在工装台50的上磁芯放置位53上摆放好上磁芯93，在工装台50的PCB板放置位54上摆放好PCB板91，以及倒入足够的磁芯粘贴剂和促进剂，其中，PCB板91上预装好下磁芯92，在本发明中，PCB板91上活动安装或称预装下磁芯92是指下磁芯92的各管脚仅插入PCB板91的对应焊孔中而不与PCB板91相焊接固定；

2)控制装置控制滑块和滑动座42的运动，使第二升降机构62上的海绵移动到工装台50上盛放的促进剂正上方；

3)控制装置控制第二升降机构62的运动，使海绵下移沾取促进剂后上升；

4)控制装置控制滑块和滑动座42的运动，使第二升降机构62上的海绵移动到工装台50上的PCB板91上的下磁芯92正上方；

5)控制装置控制第二升降机构62的运动，使海绵下移，将促进剂涂抹到下磁芯92上表面上后上升；

6)控制装置控制滑块和滑动座42的运动，使第一升降机构61上的吸盘移动到工装台50上的上磁芯93正上方；

7)控制装置控制第一升降机构61的运动，令抽气送气装置启动抽气作业，使吸盘下移吸附住上磁芯93后上升；

8)控制装置控制滑块和滑动座42的运动，使第一升降机构61上的吸盘吸附的上磁芯93移动到工装台50上盛放的磁芯粘贴剂正上方；

9)控制装置控制第一升降机构61的运动，使上磁芯93下移沾取磁芯粘贴剂后上升，磁芯粘贴剂仅被涂抹到上磁芯93的下表面上；

10)控制装置控制滑块和滑动座42的运动，使第一升降机构61上的吸盘吸附的粘有磁芯粘贴剂的上磁芯93移动到工装台50上的粘有促进剂的下磁芯92正上方；

11)控制装置控制第一升降机构61的运动，可令抽气送气装置继续进行抽气作业，使上磁芯93下移至与下磁芯92相贴合并保持上磁芯93下压下磁芯92的状态；

12)上、下磁芯93、92保持贴合直至到达设定时间(数秒钟)后，上、下磁芯93、92通过磁芯粘贴剂的作用便互相粘接在了一起，控制装置控制第一升降机构61的运动，同时令抽气送气装置执行吹气作业，使吸盘通过吹气方式与上磁芯93分离的同时上升，从而完成上、下磁芯93、92的贴合作业，上、下磁芯93、92贴合在一起构成磁性元件，即完成磁性元件在PCB板91上的装配作业，只需等待焊接工人对磁性元件在PCB板91上进行管脚焊接即可。

在实际执行装配作业之前，操作工人可先通过操控面板20对控制装置的执行过程进行设定，以便在装配过程中，控制装置对驱动机构、抽气送气装置和第一、第二升降机构61、62进行自动控制。

在实际运行中，控制装置可控制滑动座42在横梁40上的左右移动，即控制吸盘、海绵在X轴方向上移动，控制装置可控制滑块在滑轨30上的前后移动，即控制工装台50在Y轴方向上移动，并且基于上述X和Y轴方向上的运动控制，即可实现吸盘与工装台50上某位置的准确对位，以及海绵与工装台50上某位置的准确对位。

在实际实施时，进一步来说，针对变压器、电感器同步进行装配的情形，本发明装配方法中的上述所有步骤的执行应是同时针对变压器、电感器的上、下磁芯进行同步作业，换句话说，本发明装配方法中的上述所有步骤中的吸盘是指变压器吸盘71和电感器吸盘72，海绵是指变压器海绵81和电感器海绵82，变压器吸盘71应与变压器上磁芯上下对准来执行吸附操作，电感器吸盘72应与电感器上磁芯上下对准来执行吸附操作，变压器海绵81应与变压器下磁芯上下对准来执行涂抹促进剂操作，电感器海绵82应与电感器下磁芯上下对准来执行涂抹促进剂操作，变压器上磁芯应与变压器下磁芯上下对准来执行贴合操作，电感器上磁芯应与电感器下磁芯上下对准来执行贴合操作。

在本发明中，吸盘只要能吸附住上磁芯即可。海绵的面积应等于或大于下磁芯的面积，以便可以一次性地将促进剂涂抹到下磁芯的整个上表面上。

另外，上述本发明装配方法为对一个工装台50上的磁性元件执行装配的过程，而当此过程完成后，本发明装配方法还可对另一个工装台50上的磁性元件继续执行装配，从而实现不间断作业，极大提高了生产效率。

本发明的优点是：

本发明通过自动化手段实现了砖类模块电源磁性元件的装配，装配效率高，极大提升了成品率，磁性元件的上、下磁芯贴合准确度高、牢固可靠，电源产品的质量可控、有保障，与现有人工操作方式相比，减少了许多繁冗、易出错的工序，工人劳动量小(仅为摆放上、下磁芯、PCB板)，人工成本和产品成本被极大降低，适于在电源行业推广。

以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种砖类模块电源磁性元件装配机，其特征在于：它包括工作台，工作台上设有滑轨和横梁；工装台经由滑块安装在滑轨上，工装台可沿滑轨在前后方向上做往复直线运动；横梁位于滑轨上方且安装有滑动座，滑动座上安装有第一、第二升降机构，第一、第二升降机构借由滑动座可沿横梁在与前后方向相正交的左右方向上做往复直线运动；第一、第二升降机构上设置的装配板上分别安装有吸附工装台上放置的上磁芯的吸盘、沾取工装台上盛放的促进剂的海绵；吸盘、海绵分别在第一、第二升降机构的作用下可在上下方向上做竖直往复直线运动；工装台上盛放有上磁芯预沾取的磁芯粘贴剂，工装台上放置并定位有PCB板，PCB板上活动安装有预与上磁芯相粘贴在一起的下磁芯。

2.如权利要求1所述的砖类模块电源磁性元件装配机，其特征在于：

所述吸盘为橡胶材质制成，所述吸盘的底口呈喇叭状并朝下设置，所述吸盘的顶口通过气管与抽气送气装置连接，抽气送气装置与气源罐连接。

3.如权利要求2所述的砖类模块电源磁性元件装配机，其特征在于：

所述滑块、所述滑动座分别与相应的驱动机构连接，各驱动机构、所述抽气送气装置和所述第一、第二升降机构受控制装置控制。

4.如权利要求3所述的砖类模块电源磁性元件装配机，其特征在于：

所述工作台上设有操控面板，操控面板上设有触摸显示屏和控制按钮。

5.如权利要求1所述的砖类模块电源磁性元件装配机，其特征在于：

所述工作台上设有至少一个所述滑轨，每个所述滑轨上滑移地安装有一个所述工装台。

6.如权利要求1至5中任一项所述的砖类模块电源磁性元件装配机，其特征在于：

所述工装台上设有盛放磁芯粘贴剂的主剂槽、盛放促进剂的副剂槽、放置并定位变压器上磁芯和电感器上磁芯的上磁芯放置位，以及放置并定位PCB板的PCB板放置位。

7.如权利要求6所述的砖类模块电源磁性元件装配机，其特征在于：

所述吸盘包括变压器吸盘和电感器吸盘；

所述海绵包括变压器海绵和电感器海绵；

变压器吸盘和电感器吸盘之间的相对位置与所述工装台上放置在所述上磁芯放置位上的变压器上磁芯和电感器上磁芯之间的相对位置相一致，变压器海绵和电感器海绵之间的相对位置与所述工装台上所述PCB板放置位上的PCB板上的变压器下磁芯和电感器下磁芯之间的相对位置相一致，并且，所述上磁芯放置位上的变压器上磁芯和电感器上磁芯之间的相对位置与所述PCB板放置位上的PCB板上的变压器下磁芯和电感器下磁芯之间的相对位置相一致。

8.一种基于权利要求1至7中任一项所述的砖类模块电源磁性元件装配机实现的砖类模块电源磁性元件装配方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1)在所述工装台的上磁芯放置位上摆放好上磁芯，在所述工装台的PCB板放置位上摆放好PCB板，其中，PCB板上预装有下磁芯；

2)控制所述滑块和所述滑动座，使所述海绵移动到促进剂正上方；

3)控制所述第二升降机构，使所述海绵下移沾取促进剂后上升；

4)控制所述滑块和所述滑动座，使所述海绵移动到PCB板上的下磁芯正上方；

5)控制所述第二升降机构，使所述海绵下移，将促进剂涂抹到下磁芯上后上升；

6)控制所述滑块和所述滑动座，使所述吸盘移动到上磁芯正上方；

7)控制所述第一升降机构，使所述吸盘下移吸附住上磁芯后上升；

8)控制所述滑块和所述滑动座，使所述吸盘吸附的上磁芯移动到磁芯粘贴剂正上方；

9)控制所述第一升降机构，使上磁芯下移沾取磁芯粘贴剂后上升；

10)控制所述滑块和所述滑动座，使所述吸盘吸附的粘有磁芯粘贴剂的上磁芯移动到粘有促进剂的下磁芯正上方；

11)控制所述第一升降机构，使上磁芯下移至与下磁芯相贴合并保持上磁芯下压下磁芯的状态；

12)上、下磁芯保持贴合直至到达设定时间后，控制所述第一升降机构，使所述吸盘通过吹气方式与上磁芯分离的同时上升，从而完成上、下磁芯的贴合作业。